Spelling suggestions: "subject:"advektion"" "subject:"advektions""
11 |
A lattice Boltzmann equation model for thermal liquid film flowHantsch, Andreas 10 December 2013 (has links) (PDF)
Liquid film flow is an important flow type in many applications of process engineering. For supporting experiments, theoretical and numerical investigations are required. The present state of the art is to model the liquid film flow with Navier--Stokes-based methods, whereas the lattice Boltzmann method is employed here. The final model has been developed within this treatise by means of a two-phase flow and a heat transfer model, and boundary and initial conditions. All these sub-models have been applied to simple test cases.
It could be found that the two-phase model is capable of solving flow phenomena with a large density ratio which has been shown impressively in conjunction with wall boundary conditions. The heat transfer model was tested against spectral method results with a transient non-uniform flow field. It was possible to find optimal parameters for computation. The final model has been applied to steady-state film flow, and showed very good agreement to OpenFOAM simulations. Tests with transient film flow demonstrated that the model is also able to predict these flow phenomena. / Flüssigkeitsfilmströmungen kommen in vielen verfahrenstechnischen Prozessen zum Einsatz. Zur Unterstützung von Experimenten sind theoretische und numerische Untersuchungen nötig. Stand der Technik ist es, Navier--Stokes-basierte Modelle zu verwenden, wohingegen hier die Lattice-Boltzmann-Methode verwendet wird. Das finale Modell wurde unter Verwendung eines Zweiphasen- und eines Wärmeübertragungsmodell entwickelt und geeignete Rand- und Anfangsbedingungen formuliert. Alle Untermodelle wurden anhand einfacher Testfälle überprüft.
Es konnte herausgefunden werden, dass das Zweiphasenmodell Strömungen großer Dichteunterschiede rechnen kann, was eindrucksvoll im Zusammenhang mit Wandrandbedingungen gezeigt wurde. Das Wärmeübertragungsmodell wurde gegen eine Spektrallösung anhand eines transienten und nichtuniformen Strömungsproblemes getestet. Stationäre Filmströmungen zeigten sehr gute Übereinstimmungen mit OpenFOAM-Lösungen und instationäre Berechungen bewiesen, dass das Model auch solche Strömungen abbilden kann.
|
12 |
A lattice Boltzmann equation model for thermal liquid film flowHantsch, Andreas 05 December 2013 (has links)
Liquid film flow is an important flow type in many applications of process engineering. For supporting experiments, theoretical and numerical investigations are required. The present state of the art is to model the liquid film flow with Navier--Stokes-based methods, whereas the lattice Boltzmann method is employed here. The final model has been developed within this treatise by means of a two-phase flow and a heat transfer model, and boundary and initial conditions. All these sub-models have been applied to simple test cases.
It could be found that the two-phase model is capable of solving flow phenomena with a large density ratio which has been shown impressively in conjunction with wall boundary conditions. The heat transfer model was tested against spectral method results with a transient non-uniform flow field. It was possible to find optimal parameters for computation. The final model has been applied to steady-state film flow, and showed very good agreement to OpenFOAM simulations. Tests with transient film flow demonstrated that the model is also able to predict these flow phenomena. / Flüssigkeitsfilmströmungen kommen in vielen verfahrenstechnischen Prozessen zum Einsatz. Zur Unterstützung von Experimenten sind theoretische und numerische Untersuchungen nötig. Stand der Technik ist es, Navier--Stokes-basierte Modelle zu verwenden, wohingegen hier die Lattice-Boltzmann-Methode verwendet wird. Das finale Modell wurde unter Verwendung eines Zweiphasen- und eines Wärmeübertragungsmodell entwickelt und geeignete Rand- und Anfangsbedingungen formuliert. Alle Untermodelle wurden anhand einfacher Testfälle überprüft.
Es konnte herausgefunden werden, dass das Zweiphasenmodell Strömungen großer Dichteunterschiede rechnen kann, was eindrucksvoll im Zusammenhang mit Wandrandbedingungen gezeigt wurde. Das Wärmeübertragungsmodell wurde gegen eine Spektrallösung anhand eines transienten und nichtuniformen Strömungsproblemes getestet. Stationäre Filmströmungen zeigten sehr gute Übereinstimmungen mit OpenFOAM-Lösungen und instationäre Berechungen bewiesen, dass das Model auch solche Strömungen abbilden kann.
|
13 |
Influence of Molecular Diffusion on the Transport of Passive Tracers in 2D Laminar FlowsPöschke, Patrick 05 November 2018 (has links)
In dieser Arbeit betrachten wir das Strömungs-Diffusions-(Reaktions)-Problem für
passive Markerteilchen, die in zweidimensionalen laminaren Strömungsmustern mit
geringem thermischem Rauschen gelöst sind. Der deterministische Fluss umfasst Zellen
in Form von Quadraten oder Katzenaugen. In ihnen tritt Rotationsbewegung auf.
Einige der Strömungen bestehen aus wellenförmigen Bereichen mit gerader Vorwärtsbewegung.
Alle Systeme sind entweder periodisch oder durch Wände begrenzt. Eine
untersuchte Familie von Strömungen interpoliert kontinuierlich zwischen Reihen von
Wirbeln und Scherflüssen. Wir analysieren zahlreiche numerische Simulationen, die
bisherige theoretische Vorhersagen bestätigen und neue Phänomene offenbaren. Ohne
Rauschen sind die Teilchen in einzelnen Bestandteilen des Flusses für immer gefangen.
Durch Hinzufügen von schwachem thermischen Rauschen wird die normale Diffusion
für lange Zeiten stark verstärkt und führt zu verschiedenen Diffusionsarten für
mittlere Zeiten. Mit Continuous-Time-Random-Walk-Modellen leiten wir analytische
Ausdrücke in Übereinstimmung mit den numerischen Ergebnissen her, die je nach
Parametern, Anfangsbedingungen und Alterungszeiten von subdiffusiver bis superballistischer
anomaler Diffusion für mittlere Zeiten reichen. Wir sehen deutlich, dass
einige der früheren Vorhersagen nur für Teilchen gelten, die an der Separatrix des
Flusses starten - der einzige Fall, der in der Vergangenheit ausführlich betrachtet wurde
- und dass das System zu vollkommen anderem Verhalten in anderen Situationen
führen kann, einschließlich einem Schwingenden beim Start im Zentrum einesWirbels
nach einer gewissen Alterungszeit. Darüber hinaus enthüllen die Simulationen, dass
Teilchenreaktionen dort häufiger auftreten, wo sich die Geschwindigkeit der Strömung
stark ändert, was dazu führt, dass langsame Teilchen von schnelleren getroffen werden,
die ihnen folgen.
Die umfangreichen numerischen Simulationen, die für diese Arbeit durchgeführt
wurden, mussten jetzt durchgeführt werden, da wir die Rechenleistung dafür besitzen. / In this thesis, we consider the advection-diffusion-(reaction) problem for passive tracer
particles suspended in two-dimensional laminar flow patterns with small thermal noise.
The deterministic flow comprises cells in the shape of either squares or cat’s eyes. Rotational
motion occurs inside them. Some of the flows consist of sinusoidal regions of
straight forward motion. All systems are either periodic or are bounded by walls. One
examined family of flows continuously interpolates between arrays of eddies and shear
flows. We analyse extensive numerical simulations, which confirm previous theoretical
predictions as well as reveal new phenomena. Without noise, particles are trapped
forever in single building blocks of the flow. Adding small thermal noise, leads to
largely enhanced normal diffusion for long times and several kinds of diffusion for
intermediate times. Using continuous time random walk models, we derive analytical
expressions in accordance with numerical results, ranging from subdiffusive to superballistic
anomalous diffusion for intermediate times depending on parameters, initial
conditions and aging time. We clearly see, that some of the previous predictions are
only true for particles starting at the separatrix of the flow - the only case considered in
depth in the past - and that the system might show a vastly different behavior in other
situations, including an oscillatory one, when starting in the center of an eddy after a
certain aging time. Furthermore, simulations reveal that particle reactions occur more
frequently at positions where the velocity of the flow changes the most, resulting in
slow particles being hit by faster ones following them.
The extensive numerical simulations performed for this thesis had to be done now
that we have the computational means to do so. Machines are powerful tools in order
to gain a deeper and more detailed insight into the dynamics of many complicated dynamical
and stochastic systems.
|
Page generated in 0.0555 seconds